该研究聚焦于肠道微生物组，这是一个与人类共同进化的庞大细菌群落，有助于消化、免疫功能及其他关键过程。抗生素是全球最常开具的药物之一，但它们在杀死有害细菌的同时也会杀死有益细菌。在某些情况下，这种破坏使得潜在危险的物种获得了优势。
研究人员表示，多样化的微生物组通常更能抵抗有害病原体的扩张。抗生素治疗会降低这种多样性，使肠道生态系统更容易受到疾病的侵袭。
糖与更严重的微生物组损伤相关
来自纽约大学朗格尼健康中心、希望之城和纪念斯隆-凯特琳癌症中心的研究人员密切监测了173名住院癌症患者食用的9,419份餐食，并追踪了他们肠道微生物组的变化。
研究人员观察到，在治疗前48小时内，每多摄入100克糖，α多样性（衡量肠道中发现的有益细菌种类多样性的指标）就会额外下降21%。
这项研究结果于9月30日在线发表于《自然》杂志，还表明高糖饮食结合抗生素治疗与患者体内屎肠球菌的增加有关。这种细菌与难以治疗的感染有关。
小鼠实验产生了类似的结果。在摄入蔗糖的同时暴露于抗生素比阿培南的动物，在研究第3天时肠道肠球菌数量增加了16.3倍。到第6天，细菌负荷增加了33.4倍。
“随着我们逐步了解抗生素对微生物组的附带损伤如何与长期健康问题相关联，识别限制这些意外健康风险的因素变得至关重要，”该研究的共同资深作者、纽约大学朗格尼健康中心微生物学系助理教授Jonas Schluter博士说。“我们的研究使用了超过9,000份记录的餐食数据，表明在抗生素治疗期间和之后调整饮食，特别是减少甜食摄入，可能有助于缓解这一问题。”
研究人员为何研究血液癌症患者
研究团队将重点放在血液癌症患者身上，因为这些患者经常接受抗生素治疗，且在住院期间可以密切监测他们的食物摄入量。研究人员记录了患者每餐食用的食物，并每天收集微生物组样本。
详细的饮食记录与每日生物采样相结合，使该项目成为迄今为止同类研究中规模最大、最详细的研究之一。
“微生物组正成为癌症治疗中的一个重要因素，”该研究的共同资深作者、希望之城首席医师执行官Marcel van den Brink医学博士、哲学博士说。“对于接受骨髓移植等强化治疗的患者而言，肠道微生物组的健康多样性对治疗结果具有重要影响。此类研究帮助我们更好地理解日常因素（包括饮食）如何影响这一微妙的平衡，进而影响患者对治疗的反应、康复情况及副作用体验。”
接受干细胞移植的血液癌症患者通常需要住院数周，期间接受化疗和抗生素治疗。在这段时期内，他们的饮食和肠道微生物组都可能发生剧烈变化。
在这些患者中，当周围大部分微生物生态系统被“摧毁”后，屎肠球菌等潜在有害物种可能会大量繁殖。
肠道微生物组损伤与癌症预后
“特别是在血液癌症患者中，微生物组损伤与较差的预后相关，包括更高的总死亡率和感染率，”该研究的共同资深作者、纪念斯隆-凯特琳癌症中心血液恶性肿瘤中心副主任Jonathan Peled说。“重要的下一步将是设计临床试验，以测试短期饮食改变能否改善患者的临床预后。”
研究人员表示，饮食中的糖可能会加剧抗生素引起的微生物组破坏，因为在治疗中存活下来的潜在有害细菌可能利用这些糖来扩张。
“这项新工作将饮食中的糖确定为抗生素诱导的微生物组破坏的放大器，可能是因为在抗生素治疗中存活下来的潜在有害细菌从它们可用于扩张的饮食糖分中获益，”该研究的第二作者、系统遗传学研究所Schluter博士实验室的博士生William Jogia说。“虽然研究结果表明减少单糖可能限制微生物组损伤，但糖是直接支持肠球菌、削弱竞争细菌，还是通过其他机制在患者体内发挥作用，仍有待观察。”
因此，研究结果表明，在抗生素治疗期间和之后减少单糖摄入可能减少微生物组损伤。然而，研究人员强调，仍需更多工作来确定糖究竟如何产生这种效应，以及饮食改变是否会改善患者的预后。
研究作者与合作者
除了Schluter博士和Jogia博士外，来自纽约大学朗格尼健康中心微生物学系和系统遗传学研究所Schluter实验室的研究作者还包括Caichen Duan、Chenzhen Zhang、Fanny Matheis和Alexis Sullivan。
来自纪念斯隆-凯特琳癌症中心医学部成人骨髓移植服务中心的作者包括共同资深作者Jonathan Peled，共同第一作者Anqi Dai和Annamaria Ballweg，以及Madhumitha Rangesa、Peter Adintori、Mirae Baichoo、Nicholas Waters、Abrielle Swartz、Sukanya Sahu、Brianna Gipson、Sandeep Raj、Zoe Pierce、Kenton Wu、Justin Neuberger、Adam Warren、Marissa Lubin Buchan、Ana Gradissimo、Luigi Amoretti、Annelie Clurman、Daniel Brereton、Paul Giardina、Miguel-Angel Perales和Sergio Giralt。同样来自纪念斯隆-凯特琳癌症中心的作者还包括流行病学与生物统计学系的Teng Fei、儿科系的Oriana Miltiadous、食品与营养服务部的Tatanisha Peets，以及人类肿瘤学与发病机制项目的Marina Burgos da Silva。
其他作者包括洛杉矶希望之城国家医学中心血液学与造血细胞移植科的Tyler Funnell、Natalie Smith、John Slingerland、Antonio Gomes和Robert Jenq；德克萨斯大学MD安德森癌症中心癌症医学部基因组医学系和干细胞移植细胞治疗科的Eiko Hayase；意大利锡耶纳Azienda Ospedaliera Universitaria Senese细胞治疗、血液学与实验室医学科血液学组的Corrado Zuanelli Brambilla；明尼阿波利斯明尼苏达大学公共卫生学院流行病学与社区卫生部的Abigail Johnson；明尼苏达大学计算机科学与工程系的Dan Knights；以及西雅图弗雷德·哈钦森癌症中心转化科学与治疗学部的Kate Markey。
资金与利益声明
该研究的资金来自美国国立卫生研究院的资助项目K08HL143189、P30 CA008748、P01CA023766、R35CA284024、DP2AI164318、R01CA269617、P30CA0160087、R01-CA228358、R01-CA228308、F31-CA261086、P30 CA008748、P01-CA023766；R01-HL123340、R01-HL147584和P01-AG052359。其他支持来自加布里埃尔天使基金会、海伦·海·惠特尼博士后奖学金、斯塔尔癌症联盟、三机构干细胞计划、淋巴瘤基金会、苏珊和彼得·所罗门分部基因组学计划、为生存骑行、帕克癌症免疫治疗研究所、美国临床肿瘤学会青年研究者奖、现代希望之轮青年研究者奖、托发育肿瘤学职业发展奖，以及AIRC海外奖学金。
Schluter博士已提交与微生物组相关的知识产权申请（参考编号#63/299,607），在Jona Health担任顾问委员会成员并持有股权，同时也是Postbiotics Plus Research的联合创始人。这些关系正按照纽约大学朗格尼健康中心的政策进行管理。